Смешали равные массы метана и хлороводорода. Вычислите объемную долю метана. (С объяснением)​

Для решения задачи по вычислению объемной доли метана в смеси метана (CH₄) и хлороводорода (HCl), нужно понять, что объемная доля газа пропорциональна количеству его молекул, если смесь идеальная и оба газа занимают один и тот же объем при одинаковых условиях (температура и давление).

Дано:

1. Смешаны равные массы метана и хлороводорода.

Найдем объемную долю метана в смеси:

Шаг 1. Рассчитаем количество вещества каждого газа

Для этого воспользуемся известной формулой:

где:

• $n$ — количество вещества (моль),
• $m$ — масса (г),
• $M$ — молярная масса (г/моль).

Молярные массы:

• Молярная масса метана ($CH₄$) = 12 + 4 $\times$ 1 = 16 г/моль,
• Молярная масса хлороводорода ($HCl$) = 1 + 35.5 = 36.5 г/моль.

Пусть масса каждого газа равна $m$ г. Тогда количество вещества каждого газа можно выразить следующим образом:

Для метана:

Для хлороводорода:

Шаг 2. Найдем отношение количества вещества

Теперь найдем отношение между количеством вещества метана и хлороводорода, чтобы определить их вклад в общую смесь.

Отношение $n_{CH₄} : n_{HCl}$ будет:

Шаг 3. Определим объемные доли

Пусть общее количество вещества в смеси равно $n_{CH₄} + n_{HCl}$. Объемная доля метана ($\varphi_{CH₄}$) тогда будет равна отношению его количества вещества к общему количеству вещества:

Подставим найденные значения:

Вынесем $m$ за скобку:

Теперь найдём значение:

1. $\frac{1}{16} = 0.0625$,
2. $\frac{1}{36.5} \approx 0.0274$.

Складываем эти значения:

Ответ

Объемная доля метана составляет приблизительно 0.695 или 69.5%.